一般系統(tǒng)論的主要內(nèi)容及其應(yīng)用

1、一般系統(tǒng)論的主要內(nèi)容及其應(yīng)用 一般系統(tǒng)論的主要內(nèi)容及其應(yīng)用 研究系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法的哲學(xué)理論又稱系統(tǒng)觀。辯證唯物主義認(rèn)為物質(zhì)世界是由無數(shù)相互聯(lián)系相互依賴相互制約相互作用的事物和過程所形成的統(tǒng)一整體這就是系統(tǒng)普遍存在性的哲學(xué)基礎(chǔ)。系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法又為辯證唯物主義的發(fā)展提供了素材。也有人將系統(tǒng)思想和一般系統(tǒng)論稱為系統(tǒng)論與控制論和信息論一起俗稱三論。 研究復(fù)雜系統(tǒng)的一般規(guī)律的學(xué)科又稱普通系統(tǒng)論?，F(xiàn)代科學(xué)可按所研究的對(duì)象系統(tǒng)的具體形式劃分成各門學(xué)科如物理學(xué)化學(xué)生物學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)等也可按研究方法劃分成兩大類別即簡(jiǎn)單系統(tǒng)理論和復(fù)雜系統(tǒng)理論。一般系統(tǒng)論是研究復(fù)雜系統(tǒng)理論的學(xué)科著重研究復(fù)雜系統(tǒng)的潛在的一般

2、規(guī)律。 歷史背景系統(tǒng)的存在是客觀事實(shí)但人類對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)卻經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歲月對(duì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)研究得較多而對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)則研究得較少。直到20世紀(jì)30年代前后才逐漸形成一般系統(tǒng)論。一般系統(tǒng)論來源于生物學(xué)中的機(jī)體論是在研究復(fù)雜的生命系統(tǒng)中誕生的。1925年英國(guó)數(shù)理邏輯學(xué)家和哲學(xué)家N.懷特海在科學(xué)與近代世界一文中提出用機(jī)體論代替機(jī)械決定論認(rèn)為只有把生命體看成是一個(gè)有機(jī)整體才能解釋復(fù)雜的生命現(xiàn)象。1925年美國(guó)學(xué)者A.J.洛特卡發(fā)表的物理生物學(xué)原理和1927年德國(guó)學(xué)者W.克勒發(fā)表的論調(diào)節(jié)問題中先后提出了一般系統(tǒng)論的思想。19241928年奧地利理論生物學(xué)家貝塔朗菲L.von多次發(fā)表文章表達(dá)一般系統(tǒng)論的思想提出生物學(xué)

3、中有機(jī)體的概念強(qiáng)調(diào)必須把有機(jī)體當(dāng)作一個(gè)整體或系統(tǒng)來研究才能發(fā)現(xiàn)不同層次上的組織原理。他在1932年發(fā)表的理論生物學(xué)和1934年發(fā)表的現(xiàn)代發(fā)展理論中提出用數(shù)學(xué)模型來研究生物學(xué)的方法和機(jī)體系統(tǒng)論的概念把協(xié)調(diào)有序目的性等概念用于研究有機(jī)體形成研究生命體的三個(gè)基本觀點(diǎn)即系統(tǒng)觀點(diǎn)動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)和層次觀點(diǎn)。1937年貝塔朗菲在芝加哥大學(xué)的一次哲學(xué)討論會(huì)上第一次提出一般系統(tǒng)論的概念。但由于當(dāng)時(shí)生物學(xué)界的壓力沒有正式發(fā)表。1945年他發(fā)表關(guān)于一般系統(tǒng)論的文章但不久毀于戰(zhàn)火沒有引起人們的注意。19471948年貝塔朗菲在美國(guó)講學(xué)和參加專題討論會(huì)時(shí)進(jìn)一步闡明了一般系統(tǒng)論的思想指出不論系統(tǒng)的具體種類組成部分的性質(zhì)和它們之

4、間的關(guān)系如何存在著適用于綜合系統(tǒng)或子系統(tǒng)的一般模式原則和規(guī)律并于1954年發(fā)起成立一般系統(tǒng)論學(xué)會(huì)(后改名為一般系統(tǒng)論研究會(huì))促進(jìn)一般系統(tǒng)論的發(fā)展出版行為科學(xué)雜志和一般系統(tǒng)年鑒。雖然一般系統(tǒng)論幾乎是與控制論信息論同時(shí)出現(xiàn)的但直到6070年代才受到人們的重視。1968年貝塔朗菲的專著一般系統(tǒng)論基礎(chǔ)發(fā)展和應(yīng)用總結(jié)了一般系統(tǒng)論的概念方法和應(yīng)用。1972年他發(fā)表一般系統(tǒng)論的歷史和現(xiàn)狀試圖重新定義一般系統(tǒng)論。貝塔朗菲認(rèn)為把一般系統(tǒng)論局限于技術(shù)方面當(dāng)作一種數(shù)學(xué)理論來看是不適宜的因?yàn)橛性S多系統(tǒng)問題不能用現(xiàn)代數(shù)學(xué)概念表達(dá)。一般系統(tǒng)論這一術(shù)語(yǔ)有更廣泛的內(nèi)容包括極廣泛的研究領(lǐng)域其中有三個(gè)主要的方面。關(guān)于系統(tǒng)的科學(xué)又

5、稱數(shù)學(xué)系統(tǒng)論。這是用精確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言來描述系統(tǒng)研究適用于一切系統(tǒng)的根本學(xué)說。系統(tǒng)技術(shù)又稱系統(tǒng)工程。這是用系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法來研究工程系統(tǒng)生命系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)等復(fù)雜系統(tǒng)。系統(tǒng)哲學(xué)它研究一般系統(tǒng)論的科學(xué)方法論的性質(zhì)并把它上升到哲學(xué)方法論的地位。貝塔朗菲企圖把一般系統(tǒng)論擴(kuò)展到系統(tǒng)科學(xué)的范疇?zhēng)缀醢严到y(tǒng)科學(xué)的三個(gè)層次都包括進(jìn)去了。但是現(xiàn)代一般系統(tǒng)論的主要研究?jī)?nèi)容尚局限于系統(tǒng)思想系統(tǒng)同構(gòu)開放系統(tǒng)和系統(tǒng)哲學(xué)等方面。而系統(tǒng)工程專門研究復(fù)雜系統(tǒng)的組織管理的技術(shù)成為一門獨(dú)立的學(xué)科并不包括在一般系統(tǒng)論的研究范圍內(nèi)(見系統(tǒng)科學(xué))。 系統(tǒng)思想系統(tǒng)思想是一般系統(tǒng)論的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)是對(duì)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性(包括整體性關(guān)聯(lián)性層次性統(tǒng)

6、一性)的根本認(rèn)識(shí)。系統(tǒng)思想的核心問題是如何根據(jù)系統(tǒng)的本質(zhì)屬性使系統(tǒng)最優(yōu)化。 整體性雖然系統(tǒng)是由要素或子系統(tǒng)組成的但系統(tǒng)的整體性能可以大于各要素的性能之和。因此在處理系統(tǒng)問題時(shí)要注意研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系重視提高系統(tǒng)的整體功能。任何要素一旦離開系統(tǒng)整體就不再具有它在系統(tǒng)中所能發(fā)揮的功能。 關(guān)聯(lián)性關(guān)聯(lián)性是指系統(tǒng)與其子系統(tǒng)之間系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間和系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用相互依存和相互關(guān)系。離開關(guān)聯(lián)性就不能揭示復(fù)雜系統(tǒng)的本質(zhì)。 層次性一個(gè)系統(tǒng)總是由若干子系統(tǒng)組成的該系統(tǒng)本身又可看作是更大的系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)這就構(gòu)成了系統(tǒng)的層次性。T.米爾索姆曾把人類系統(tǒng)劃分為11個(gè)層次。不同層次上的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)有其特

7、殊性。在研究復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)要從較大的系統(tǒng)出發(fā)考慮到系統(tǒng)所處的上下左右關(guān)系。 統(tǒng)一性一般系統(tǒng)論承認(rèn)客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的層次性和各不同層次上系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特殊性這主要表現(xiàn)在不同層次上系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的統(tǒng)一性不同層次上的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)都存在組織化的傾向而不同系統(tǒng)之間存在著系統(tǒng)同構(gòu)。 系統(tǒng)同構(gòu)系統(tǒng)同構(gòu)是一般系統(tǒng)論的重要理論依據(jù)和方法論的基礎(chǔ)。系統(tǒng)同構(gòu)一般是指不同系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型之間存在著數(shù)學(xué)同構(gòu)。常見的數(shù)學(xué)同構(gòu)有代數(shù)系統(tǒng)同構(gòu)圖同構(gòu)等。數(shù)學(xué)同構(gòu)有兩個(gè)特征兩個(gè)數(shù)學(xué)系統(tǒng)的元素之間能建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。兩個(gè)數(shù)學(xué)系統(tǒng)各元素之間的關(guān)系經(jīng)過這種對(duì)應(yīng)之后仍能在各自的系統(tǒng)中保持不變。不同系統(tǒng)間的數(shù)學(xué)同構(gòu)關(guān)系是等價(jià)關(guān)系等價(jià)關(guān)系具有自返性對(duì)稱性和傳遞

8、性根據(jù)等價(jià)關(guān)系可將現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)劃分為若干等價(jià)類。同一等價(jià)類內(nèi)系統(tǒng)彼此等價(jià)。因此藉助于數(shù)學(xué)同構(gòu)的研究可在現(xiàn)實(shí)世界中各種不同的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中找出共同規(guī)律。 研究數(shù)學(xué)同構(gòu)有時(shí)要涉及數(shù)學(xué)同態(tài)。不同系統(tǒng)間的數(shù)學(xué)同態(tài)關(guān)系具有自返性和傳遞性但沒有對(duì)稱性。因此數(shù)學(xué)同態(tài)只用于分類和模型簡(jiǎn)化不能劃分等價(jià)類。 對(duì)于許多復(fù)雜系統(tǒng)不能用數(shù)學(xué)形式進(jìn)行定量的研究因此就有必要將數(shù)學(xué)同構(gòu)的概念拓廣為系統(tǒng)同構(gòu)。人們常常把具有相同的輸入和輸出且對(duì)外部激勵(lì)具有相同的響應(yīng)的系統(tǒng)稱為同構(gòu)系統(tǒng)而把通過集結(jié)使系統(tǒng)簡(jiǎn)化而得到的簡(jiǎn)化模型稱為同態(tài)模型。一個(gè)系統(tǒng)根據(jù)研究的目的不同可以得出不同的同態(tài)模型而對(duì)于結(jié)構(gòu)和性能不同的系統(tǒng)它們的同態(tài)模型的行為特征卻可能

9、存在著形式上的相似性。不同的學(xué)科領(lǐng)域之間和不同的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)之間存在著系統(tǒng)同構(gòu)的事實(shí)是各學(xué)科進(jìn)行橫向綜合和建立一般系統(tǒng)論的客觀基礎(chǔ)。 開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)是一般系統(tǒng)論中最重要的基本概念。開放系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)與外界環(huán)境之間有物質(zhì)能量或信息的交換。封閉系統(tǒng)則與此相反它與外界環(huán)境之間不存在物質(zhì)能量或信息的交換。用系統(tǒng)思想來觀察現(xiàn)實(shí)世界幾乎一切系統(tǒng)都是開放系統(tǒng)。物理學(xué)中的所謂孤立系統(tǒng)(即封閉系統(tǒng))可看作是開放系統(tǒng)的一種特例。 為了明確一個(gè)系統(tǒng)的性質(zhì)必須首先確定系統(tǒng)邊界研究邊界上的物質(zhì)能量或信息的交流情況。封閉系統(tǒng)一般具有剛性的不可貫穿的邊界而開放系統(tǒng)的邊界具有可滲透性。但對(duì)于社會(huì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)和觀念系統(tǒng)

10、往往很難確定它們的邊界。 熱力學(xué)中的熵增加定律只能適用于孤立系統(tǒng)(即封閉系統(tǒng))并不適用于開放系統(tǒng)。因?yàn)殚_放系統(tǒng)與環(huán)境之間有物質(zhì)能量或信息的交流所以開放系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)在一定條件下可以是一個(gè)減熵的過程能使系統(tǒng)趨向于組織化和有序化。系統(tǒng)有序化的方向正是系統(tǒng)所追求的目標(biāo)方向也表示了系統(tǒng)的目的性。復(fù)雜系統(tǒng)一般具有多目標(biāo)甚至互相矛盾的目標(biāo)這些目標(biāo)需要通過各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)或協(xié)同作用才能達(dá)到。 因?yàn)殚_放系統(tǒng)與環(huán)境之間有物質(zhì)能量或信息的交流開放系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡。開放系統(tǒng)具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力但保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性也有一定的限度。對(duì)于開放系統(tǒng)從不同的初始條件出發(fā)和通過不同的途徑可以達(dá)到相同的最終狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱

11、為系統(tǒng)的等終極性或系統(tǒng)發(fā)展的多途徑性。對(duì)于各種社會(huì)系統(tǒng)可以針對(duì)不同的初始狀態(tài)采取多種發(fā)展途徑實(shí)現(xiàn)同一目標(biāo)。這種系統(tǒng)往往沒有唯一的最優(yōu)解具有一定的靈活性。 開放系統(tǒng)的演化過程在一定條件下是一個(gè)減熵的過程使系統(tǒng)的組織化程度或有序化程度不斷提高系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜而精致功能更趨完善系統(tǒng)逐漸由低級(jí)向高級(jí)發(fā)展。地球上生物進(jìn)化的歷程就是開放系統(tǒng)演化的一種重要模式。 系統(tǒng)哲學(xué)一般系統(tǒng)論是研究一切系統(tǒng)的共同規(guī)律的學(xué)科。一般系統(tǒng)論的廣泛應(yīng)用不但引起科學(xué)技術(shù)界的廣泛重視而且也引起哲學(xué)界的濃厚興趣。貝塔朗菲認(rèn)為系統(tǒng)作為新的科學(xué)范疇所引起的世界觀方面的變化就是系統(tǒng)哲學(xué)所要探討的問題。 一般系統(tǒng)論的思想源泉是唯物辯證法

12、它的許多基本觀點(diǎn)與唯物辯證法是一致的。系統(tǒng)哲學(xué)主要研究系統(tǒng)本體論和系統(tǒng)認(rèn)識(shí)論等問題。系統(tǒng)哲學(xué)在哲學(xué)上的地位和作用是現(xiàn)代哲學(xué)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。 發(fā)展趨勢(shì)貝塔朗菲創(chuàng)立的一般系統(tǒng)論從理論生物學(xué)的角度總結(jié)了人類的系統(tǒng)思想運(yùn)用類比和同構(gòu)的方法建立開放系統(tǒng)的一般系統(tǒng)理論。他創(chuàng)立的一般系統(tǒng)論屬于類比型一般系統(tǒng)論對(duì)系統(tǒng)的有序性和目的性并沒有作出滿意的解答。 蘇聯(lián)學(xué)者A.烏耶莫夫提出參量型一般系統(tǒng)論。他認(rèn)為貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論是用同構(gòu)和同態(tài)等類比形式創(chuàng)立的在實(shí)際運(yùn)用中受到一定的限制。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)50多種獨(dú)立的類比形式其中許多可以用于發(fā)展類比型一般系統(tǒng)論因此這種理論還可以得到發(fā)展。但對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行類比不是建立一

13、般系統(tǒng)論的唯一途徑。參量型一般系統(tǒng)論是用系統(tǒng)參量來表達(dá)系統(tǒng)的原始信息再用電子計(jì)算機(jī)建立系統(tǒng)參量之間的聯(lián)系從而確定系統(tǒng)的一般規(guī)律。 一般系統(tǒng)論發(fā)展中出現(xiàn)的另一個(gè)重要領(lǐng)域是數(shù)學(xué)系統(tǒng)論或一般系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論。其代表人物有M.D.梅薩羅維茨A.W.懷莫爾和G.J.克利爾。 一些物理學(xué)家生物學(xué)家和化學(xué)家還在各自的領(lǐng)域中沿著貝塔朗菲開創(chuàng)的開放系統(tǒng)理論深入研究一般系統(tǒng)論并得到了關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的一系列重要規(guī)律。其中最著名的有普里戈金I.的耗散結(jié)構(gòu)理論M.艾根的超循環(huán)理論和哈肯H.的協(xié)同學(xué)。 系統(tǒng)論是研究系統(tǒng)的一般模式、結(jié)構(gòu)和規(guī)律的學(xué)問，它研究各種系統(tǒng)的共同特征，用數(shù)學(xué)方法定量地描述其功能，尋求并確立適用于一切系統(tǒng)

14、的原理、原則和數(shù)學(xué)模型，是具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)的一門新興的科學(xué)。系統(tǒng)思想源遠(yuǎn)流長(zhǎng)、但作為一門科學(xué)的系統(tǒng)論人們公認(rèn)是美籍奧地利人。理論生物學(xué)家L.V貝塔朗菲創(chuàng)立的。他在1925年發(fā)表"抗體系統(tǒng)論"，提出了系統(tǒng)論的思想。l937年提出了一般系統(tǒng)論原理奠定了這門科學(xué)的理論基礎(chǔ)945年才公開發(fā)表，他的理論于1948年在美國(guó)再次講授"一般系統(tǒng)論"時(shí)，才得到學(xué)術(shù)界的重視。確立這門科學(xué)學(xué)術(shù)地位的是1968年貝塔朗菲發(fā)表的專著：一般系統(tǒng)理論基礎(chǔ)、發(fā)展和應(yīng)用（General System Theory; Foundations, Development, Applicati

15、ons）,該書被公認(rèn)為是這門學(xué)科的代表作。 系統(tǒng)一詞，來源于古希臘語(yǔ)，是由部分組成整體的意思。今天人們從各種角度上對(duì)系統(tǒng)下的定義不下幾十種。一般系統(tǒng)論則試圖給一個(gè)能描示各種系統(tǒng)共同特征的一般的系統(tǒng)定義通常把系統(tǒng)定義為：由若干要素以一定結(jié)構(gòu)形式聯(lián)結(jié)構(gòu)成的具有某種功能的有機(jī)整體。在這個(gè)定義中包括了系統(tǒng)、要素、結(jié)構(gòu)、功能四個(gè)概念，表明了要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境三方面的關(guān)系。系統(tǒng)論認(rèn)為整體性、關(guān)聯(lián)性、等級(jí)結(jié)構(gòu)性、動(dòng)態(tài)平衡性、時(shí)序性等是所有系統(tǒng)的共同的基本特征。系統(tǒng)論的核心思想是整體觀念，貝塔朗菲強(qiáng)調(diào)，任何系統(tǒng)部是一個(gè)有機(jī)的整體，它不是各個(gè)部分的機(jī)械組合或簡(jiǎn)單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立

16、狀態(tài)下所沒有的新質(zhì)(整體大于部分發(fā)之和)。其基本思想方法就是把所研究和處理的對(duì)象，當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。研究系統(tǒng)、要素、環(huán)境三者的相互關(guān)系和變動(dòng)納規(guī)律性，并優(yōu)化系統(tǒng)的整體功能。所以從系統(tǒng)觀點(diǎn)看問題，世界上任何事物都可以看成是一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)是普通存在的。系統(tǒng)是多種多樣的，可以根據(jù)不同的原則和情況來劃分系統(tǒng)的類型。按人類干預(yù)的情況可劃分自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)，按學(xué)科領(lǐng)域就可分成自然系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)和思維系統(tǒng)，按范圍劃分則有宏觀系統(tǒng)、微觀系統(tǒng)，按與環(huán)境的關(guān)系劃分就有開放系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)等等。系統(tǒng)論的任務(wù)不僅在于認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)和規(guī)律，更重要地還在于利用這些特點(diǎn)和規(guī)律去控制、管理、改造或創(chuàng)造一個(gè)系統(tǒng)，使它的存在與發(fā)展合乎人的目的需要。也就是說，研究系統(tǒng)的目的在于調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)各要素關(guān)系，使系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)。 系統(tǒng)論的出現(xiàn)使人類的思維方式發(fā)生了深地變化。以往研究問題，總是將事物分解成若干部分，抽象出最簡(jiǎn)單的因素來，然后再以部分的性質(zhì)去說明整體的性質(zhì)，用最簡(jiǎn)單因素說明復(fù)雜事物。這是幾百年來在特定范圍內(nèi)行之有效、人們最熟悉的思維方法。在現(xiàn)代科學(xué)的整體比和高度綜合化發(fā)展的趨勢(shì)下，在人類面臨許多規(guī)模巨大、關(guān)系復(fù)雜、參數(shù)眾多的復(fù)雜問題面前，就顯得無能為力了。而系統(tǒng)分析方法卻能站在時(shí)代前列高屋建瓴，綜觀全局